[发明专利]鳍式结构和制造采用该鳍式结构的鳍式晶体管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造鳍式(fin)结构的方法，更具体地讲，涉及一种制造用在半导体存储器件中的鳍式晶体管的方法。

背景技术

鳍式晶体管适用于100nm或更小的设计规则(design rule)。具体地讲，鳍式晶体管已经被作为低功耗、高效且高速的器件来研究。需要极端地具有20nm的线宽或更小线宽的有源区来得到鳍式晶体管的全耗尽(fulldepletion)。为了得到满足这种要求的鳍式晶体管，制造作为有源区的鳍式结构是非常重要的。

传统地，使用侧壁技术(sidewall technique)、紫外光刻、电子束光刻等来形成鳍式结构。公知的方法是利用侧壁技术在硅基底上形成多晶硅鳍式结构。第2005-0048727号美国专利申请公布公开了一种利用侧壁晶体生长来制造鳍式晶体管鳍式晶体管的方法。在这些传统的方法中，由于线宽窄，因此鳍式结构的均匀性降低，且制造鳍式结构的成本高。

发明内容

本发明提供了一种均匀地形成价格低、可靠性高的鳍式结构的方法和制造采用该鳍式结构的鳍式晶体管的方法。

根据本发明的一方面，提供了一种在基底上制造鳍式结构的方法，该方法包括：在基底上形成多个台面结构，所述多个台面结构包括与鳍式结构对应的侧壁；在台面结构上沉积非晶半导体材料，以形成非晶半导体层，所述非晶半导体层包括直接形成在基底的表面上的部分和形成在台面结构的侧壁上的部分；在非晶半导体层上形成覆盖层；在形成在基底上的所得到的堆叠结构中，去除台面结构的上表面上的非晶半导体层和覆盖层的部分；将台面结构和覆盖层去除至预定的深度，以得到包括下部的鳍式结构，其中，所述下部由台面结构和覆盖层的剩余部分支撑。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造包括为鳍式结构的有源区的鳍式晶体管的方法，包括：在基底上形成多个台面结构，所述多个台面结构包括与鳍式结构对应的侧壁；在台面结构上沉积非晶半导体材料，以形成非晶半导体层，所述非晶半导体层包括直接形成在基底的表面上的部分和形成在台面结构的侧壁上的部分；在非晶半导体层上形成覆盖层；在形成在基底上的所得到的堆叠结构中，去除台面结构的上表面上的非晶半导体层和覆盖层的部分；将台面结构和覆盖层去除至预定的深度，以得到包括下部的鳍式结构，其中，所述下部由台面结构和覆盖层的剩余部分支撑。

该方法还可包括在非晶半导体层上形成覆盖层之后，利用包括退火的结晶工艺使非晶半导体层结晶。根据本发明的一个方面，可以在得到鳍式结构之后执行鳍式结构的结晶。可以利用SPE或液相外延来使鳍式结构结晶。如果应用SPE，则基底可以是晶体基底。如果应用液相外延，则不需要结晶核。因此，基底可以是非晶基底。可以利用准分子激光退火(ELA)来执行SPE。在这种情况下，当鳍式结构被熔化成球形时，可以引发结晶。

非晶半导体层可以由硅形成。基底可以是硅晶片。

台面结构和覆盖层可以由相同的材料形成，优选地由氧化硅形成。

该方法还可包括在形成台面结构之后，去除基底的表面上的氧化物。该方法还可包括在形成非晶半导体层之后，将离子注入到非晶半导体层中。非晶半导体层和离子可以由相同的材料形成。该方法还可包括将硅离子注入到非晶半导体层中。

附图说明

通过参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的以上和其它特征和优点将变得更加清楚，在附图中：

图1至图6是示出根据本发明实施例的制造鳍式结构的工艺的剖视图；

图7是示出根据本发明实施例的将离子注入到半导体层中的工艺的剖视图；

图8A和图8B是示出根据本发明实施例的使鳍式结构结晶的方法的剖视图和平面图；

图9是示出根据本发明另一实施例的使鳍式结构结晶的方法的剖视图；

图10A和图10B是根据本发明实施例的鳍式晶体管的示意性剖视图；

图11至图15是示出了根据本发明实施例的制造具有双层结构的鳍式晶体管的方法的示意性剖视图；

图16是示出了根据本发明实施例的具有三层结构的鳍式晶体管的剖视图。

具体实施方式

现在将参照附图来描述根据本发明的制造鳍式结构的方法。该方法对应于制造鳍式晶体管的鳍式有源区的方法。因此，根据该方法将容易理解根据本发明的制造鳍式晶体管的方法。

图1至图6是示出了根据本发明实施例的制造鳍式结构的工艺的剖视图。在本发明的实施例中，硅将被描述为形成半导体层的材料的应用。